带Profibus(DP协议)端口数显智能电表

Profibus-DP协议智能电表
张小莉
第一章 Profibus-DP协议概述
本章节简要介绍了Profibus-DP协议，用户若熟悉本节内容，可以直接阅读第二章节仪表的通讯配置。

1.1 Profibus-DP简介
Profibus是唯一集成H1(过程)和H2（工厂自动化）的现场总线解决方案，是一种国际化的、开放的现场总线标准，它也是国际标准IEC61158中8种现场总线之一。

Profibus可以将数字自动化设备从低级（传感器/执行器）到中间级执行级（单元级）分散开来。

根据应用特点和用户不同的需要， Profibus 提供了3种兼容版本通信协议：FMS 、PA和DP 。

Profibus-DP用于自动化系统中单元级控制设备与分布式I/O的通讯。

Profibus-DP使用第1层、第2层和用户接口层、第3~7层未使用，这种精简的结构确保了高速数据传输。

直接数据链路映像程序DDLM提供对第2层的访问。

用户接口规定了设备的应用功能、Profibus-DP 系统和设备的行为特性。

Profibus-DP特别适合于PLC与现场分级式I/O设备之间的通讯。

主站之间的通讯为令牌方式，主站与从站之间为主从方式，以及这两种方式的混合。

1.2 Profibus-DP物理层
1.2.1 传输介质
PROFIBUS-DP传输技术采用的是RS485传输，其传输介质可以选择型式A和型式B两种导线，A为屏蔽双绞线，B为普通双绞线。

但在EN50 170标准中规定为型式A导线，型式A比型式B有较大的扩展长度，见表1。

表1：Line A Line B说明
1.2.2 传输距离
标准Profibus-DP支持以下传输速率：（单位：kbps）9.6、19.2、31.25、45.45、93.75、187.5、500、1500、3000、6000、12000。

每个DP从站的输入数据和输出数据最大为244B，使用屏蔽双绞电缆时最长通讯距离为9.6km（需要增加中继），使用光缆时最长为90km。

Profibus-DP每段的电缆最大长度与传输速率有关，不同的介质，不同的波特率，信号可传输的距离也不同，如表2所示。

表2：传输速率与距离关系表
注意：该传输距离指不加重复器（中继器）的距离。

此外，该传输距离是理论值，实际传输距离也会受到现场环境的影响。

1.2.2 PROFIBUS-DP总线网络结构
PROFIBUS支持总线型、星型和树型拓扑结构。

一个总线型拓扑结构，如图1所示。

标准Profibus-DP 系统最多可连接127个站（站号从0～126，不包含中继器）。

PROFIBUS支持中继器连接，若采用中继器，可增加电缆长度和所连的站数。

图1 DP总线型拓扑
根据EIA RS485标准，为了最小化电缆反射并确保在数据线上所定义的噪声等级，在数据传输电缆的两端，必须使用如下连接的终端电阻器来终止一个网段。

总线终端器如图2所示。

图2 PROFIBUS电缆的电缆终端器（9针D型连接器的针脚号）Profibus的总线终端器包含一个上拉电阻和一个下拉电阻，当总线上没有站发送数据时（即空闲时间），这两个电阻迫使不同的状态电压趋于一个确定值，从而保证在总线上有一个确定的空闲电位。

被指定为终止总线的站（与总线终端器共态），需要加入“终端器”，也称为有源终端。

以达到阻抗匹配，增强抗干扰能力。

对于A型电缆接220Ω有源终端电阻。

以上资料仅供参考，由于Profibus-DP内容较多，详细资料请查阅PROFIBUS安装相关规范。

第二章 PZ系列Profibus通讯功能配置
本章节主要介绍PZ系列（三相功率、三相电能部分）通讯变量表及其通讯值与实际值如何换算。

2.1 PZ-Profibus通讯接口接线
图3 PZ-Profibus通讯接口
图3是PZ仪表的Profibus通讯接口。

其它接线及其端口定义，请阅读PZ《安装使用说明书V1.1》。

图3中的A和B是PROFIBUS通讯接口接线端子，与PROFIBUS通讯网络相接，其中，A为“RS485+”，B为“RS485-
”，COM2为通讯电缆屏蔽接线端子。

★Profibus总线上，定义B为“RS485+”,A为“RS485-”，接线时应请务必注意A、B接线，否则会导致无法正常通讯。

2.2 Profibus通讯变量表
PZ系列可编程智能电测表采用Profibus协议通讯时，需阅读本文档。

《安装使用说明书V1.1》中通讯指南章节无效。

PZ系列多功能电测仪表（Profibus通讯）,其通讯协议是依据DPV0开发。

DPV0为是周期性数据交换，即在每个DP循环中,交换的数据是周期性数据。

输入数据为：多功能电测仪表反馈给DP主站的响应数据（PZ仪表→DP主站）。

输出数据为：DP主站发送至多功能电测仪表（DP主站→PZ仪表），无开关量输出功能的仪表（即无DO功能），无输出数据。

在 PLC中通过对输入数据和输出数据编程来完成循环数据的处理。

输入、输出交换数据的长度取决于硬件组态GSD文件类型。

（1）Profibus输入数据地址表，如表3所示。

其高字节在前，低字节在后。

如[2][3]，[2]是高字节（高8位），[3]是低字节（低8位），其它类推。

（2）若要设置PZ仪表参数，需参考PZ系列（三相功率、三相电能部分）《安装使用说明书V1.1》进行手动设定，而不可以通过远程操作设置。

（3）仪表上电后,若改变了仪表从站地址（地址设定值范围1～126），仪表需要重新上电，更改的从站地址才能有效（此功能遵循PROFIBUS-DP规约）。

（4）采用Profibus通讯后波特率为自适应9.6 kbit/s～12000 kbit/s，仪表菜单中波特率设置功能无效，即无需设置。

表3.PZ-Profibus变量表。